在中，我们已经建立好的TCP连接，对应着操作系统分配的1个套接字。操作TCP协议发送数据时，面对的是数据流。通常调用诸如send或者write方法来发送数据到另一台主机，那么，调用这样的方法时，在操作系统内核中发生了什么事情呢？我们带着以下3个问题来细细分析：发送方法成功返回时，能保证TCP另一端的主机接收到吗？能保证数据已经发送到网络上了吗？套接字为阻塞或者非阻塞时，发送方法做的事情有何不同？
要回答上面3个问题涉及了不少知识点，我们先在TCP层面上看看，发送方法调用时内核做了哪些事。我不想去罗列内核中的数据结构、方法等，毕竟大部分应用程序开发者不需要了解这些，仅以一幅示意图粗略表示，如下：
再详述上图10个步骤前，先要澄清几个概念：MTU、MSS、tcp_write_queue发送队列、阻塞与非阻塞套接字、拥塞窗口、滑动窗口、Nagle算法。当我们调用发送方法时，会把我们代码中构造好的消息流作为参数传递。这个消息流可大可小，例如几个字节，或者几兆字节。当消息流较大时，将有可能出现分片。我们先来讨论分片问题。
由TCP/IP协议族分层模型可知，TCP层是第3层传输层，第2层IP网络层、第1层数据链路层具备的约束条件同样对TCP层生效。下面来看看数据链路层中的一个概念：最大传输单元MTU---无论何种类型的数据链路层，都会对网络分组的长度有一个限制。例如以太网限制为1500字节，802.3限制为1492字节。当内核的IP网络层试图发送报文时，若一个报文的长度大于MTU限制，就会被分成若干个小于MTU的报文，每个报文都会有独立的IP头部。IP头部的格式如下：
图2 IP头部格式
可以看到，其指定IP包总长度的是一个16位（2字节）的字段，这意味一个IP包最大可以是65535字节。
若TCP层在以太网中试图发送一个大于1500字节的消息，调用IP网络层方法发送消息时，IP层会自动的获取所在局域网的MTU值，并按照所在网络的MTU大小来分片。IP层同时希望这个分片对于传输层来说是透明的，接收方的IP层会根据收到的多个IP包头部，将发送方IP层分片出的IP包重组为一个消息。这种IP层的分片效率是很差的，因为必须所有分片都到达才能重组成一个包，其中任何一个分片丢失了，都必须重发所有分片。所以，TCP层会试图避免IP层执行数据报分片。
为了避免IP层的分片，TCP协议定义了一个新的概念：最大报文段长度MSS。它定义了一个TCP连接上，一个主机期望对端主机发送单个报文的最大长度。TCP3次握手建立连接时，连接双方都要互相告知自己期望接收到的MSS大小。例如（使用tcpdump抓包）：
15:05:08.230782 IP 10.7.80.57.64569 > houyi-vm02.dev.sd.aliyun.com.tproxy: S 3027092051:3027092051(0) win 8192 <mss 1460,nop,wscale 8,nop,nop,sackOK> 15:05:08.234267 IP houyi-vm02.dev.sd.aliyun.com.tproxy > 10.7.80.57.64569: S 26006838:26006838(0) ack 3027092052 win 5840 <mss 1460,nop,nop,sackOK,nop,wscale 9> 15:05:08.233320 IP 10.7.80.57.64543 > houyi-vm02.dev.sd.aliyun.com.tproxy: P 78972532:78972923(391) ack 12915963 win 255 由于例子中两台主机都在以太网内，以太网的MTU为1500，减去IP和TCP头部的长度，MSS就是1460，三次握手中，SYN包都会携带期望的MSS大小。
当应用层调用TCP层提供的发送方法时，内核的TCP模块在tcp_sendmsg方法里，会按照对方告知的MSS来分片，把消息流分为多个网络分组（如图1中的3个网络分组），再调用IP层的方法发送数据。
这个MSS就不会改变了吗？会的。上文说过，MSS就是为了避免IP层分片，在建立握手时告知对方期望接收的MSS值并不一定靠得住。因为这个值是预估的，TCP连接上的两台主机若处于不同的网络中，那么，连接上可能有许多中间网络，这些网络分别具有不同的数据链路层，这样，TCP连接上有许多个MTU。特别是，若中间途径的MTU小于两台主机所在的网络MTU时，选定的MSS仍然太大了，会导致中间路由器出现IP层的分片。怎样避免中间网络可能出现的分片呢？通过IP头部的DF标志位，这个标志位是告诉IP报文所途经的所有IP层代码：不要对这个报文分片。如果一个IP报文太大必须要分片，则直接返回一个ICMP错误，说明必须要分片了，且待分片路由器网络接受的MTU值。这样，连接上的发送方主机就可以重新确定MSS。
2、发送方法返回成功后，数据一定发送到了TCP的另一端吗？ 答案当然是否定的。解释这个问题前，先来看看TCP是如何保证可靠传输的。TCP把自己要发送的数据流里的每一个字节都看成一个序号，可靠性是要求连接对端在接收到数据后，要发送ACK确认，告诉它已经接收到了多少字节的数据。也就是说，怎样确保数据一定发送成功了呢？必须等待发送数据对应序号的ACK到达，才能确保数据一定发送成功。TCP层提供的send或者write这样的方法是不会做这件事的，看看图1，它究竟做了哪些事。
图1中分为10步。
（1）应用程序试图调用send方法来发送一段较长的数据。
（2）内核主要通过tcp_sendmsg方法来完成。
（3）（4）内核真正执行报文的发送，与send方法的调用并不是同步的。即，send方法返回成功了，也不一定把IP报文都发送到网络中了。因此，需要把用户需要发送的用户态内存中的数据，拷贝到内核态内存中，不依赖于用户态内存，也使得进程可以快速释放发送数据占用的用户态内存。但这个拷贝操作并不是简单的复制，而是把待发送数据，按照MSS来划分成多个尽量达到MSS大小的分片报文段，复制到内核中的sk_buff结构来存放，同时把这些分片组成队列，放到这个TCP连接对应的tcp_write_queue发送队列中。
（5）内核中为这个TCP连接分配的内核缓存是有限的（/proc/sys/net/core/wmem_default）。当没有多余的内核态缓存来复制用户态的待发送数据时，就需要调用一个方法sk_stream_wait_memory来等待滑动窗口移动，释放出一些缓存出来（收到ACK后，不需要再缓存原来已经发送出的报文，因为既然已经确认对方收到，就不需要定时重发，自然就释放缓存了）。例如：